[发明专利]大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法

说明书

技术领域

本发明属于光电测量技术领域，具体涉及一种大口径红外系统在宽动态范围的辐射定标。 

背景技术

目标的红外辐射特性测量是获取目标信息、对目标进行探测识别的基础技术之一。红外系统要完成目标的探测与红外辐射特性测量，在研制过程及外场使用前需要对其进行精确的辐射定标。 

现阶段，大口径、宽动态范围红外系统的辐射定标采用面源黑体法和平行光管扩束法结合的方法：面源黑体法是使用覆盖红外系统入瞳的面源黑体对红外系统进行辐射定标，由于面源黑体可设定的最高温度较小，所以面源黑体法只能用于中、低温度段的辐射定标；平行光管扩束法是使用红外平行光管对中高温腔型黑体的红外辐射扩束后，投射到红外系统的入瞳上进行辐射定标，实现了大口径红外系统在中、高温度段的辐射定标，但是大口径红外平行光管的制造存在周期长、成本高等缺点，同时该方法只能在室内进行，不适用靶场设备更高的机动性要求。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法，该方法通过内、外定标修正的辐射定标实现大口径红外系统在宽动态范围内的辐射定标。 

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下： 

大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法，该方法所用装置包括：高精度面源黑体、中高温腔型黑体、红外系统和红外探测器；该方法包括如下步骤： 

步骤一：将高精度面源黑体的口径覆盖红外系统的入瞳，将高精度面源黑体的辐射引入红外系统，对红外系统进行中、低温段辐射外定标； 

步骤二：将中高温腔型黑体放置在红外系统一次像面的等效位置处， 通过平移切换反射镜，将中高温腔型黑体的辐射引入红外系统，对部分光路进行中、高温段的辐射内定标； 

步骤三：通过红外探测器提取公共温度范围的内外定标数据并处理以获取内、外定标之间的修正系数，使用修正系数对中、高温段的内定标数据进行修正获取全光路在中、高温段的辐射定标数据； 

步骤四：结合外定标结果得到了全系统、宽动态范围的辐射定标数据，实现了大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法。 

本发明的有益效果是：在不使用大口径红外平行光管的基础上实现了大口径红外系统在宽动态范围的辐射定标，在保证辐射定标精度的同时，极大地节省了红外系统的研制成本，并提高了红外系统的机动性。 

附图说明

图1是大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法外定标示意图； 

图2是大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法内定标示意图； 

图3是大口径、宽动态范围红外系统辐射定标方法工作流程图。 

图中：1、高精度面源黑体，2、红外系统，3、一次像面，4、中高温腔型黑体，5、切换反射镜，6、红外探测器和7、前系统。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。 

如图1和图2所示，将中高温腔型黑体4放置在红外系统2内部一次像面3的等效位置上，切换反射镜5的平移使中、高温腔型黑体4的辐射引入及引出红外系统2。该方法的步骤如下： 

步骤一：将切换反射镜5移入光路，高精度面源黑体1为工作黑体，此时红外系统2为外定标状态。如图1所示，高精度面源黑体1的口径覆盖红外系统2的入瞳对全系统进行辐射定标，通过红外系统2后覆盖红外探测器6的靶面，外定标的数学模型可以表示为： 

DN₁＝t·(α_w·L_b+DN_stray,w)+DN_det,w  (1) 

式中，DN₁为红外探测器输出灰度值，t为红外探测器的积分时间，α_w为外定标辐射亮度响应度，L_b为黑体的辐射亮度，DN_stray,w为外定标时由系统 自身热辐射、散射背景辐射等引起的灰度响应，DN_det,w为红外探测器暗电流引起的灰度响应。 

步骤二：将切换反射镜5移出光路，中高温腔型黑体4为工作黑体，此时红外系统2为内定标状态。如图2所示，中高温腔型黑体4的辐射通过部分光学系统后覆盖红外探测器6的靶面，对红外系统2的部分光路进行内定标，内定标的数学模型可以表示为： 

DN₂＝t·(α_n·L_b+DN_stray,n)+DN_det,n  (2)